التحليل الكهربائي
يعرف التحليل الكهربائي بأنه عبارة عن تيار كهربائي يمر عبر محلول يحتوي على أيونات تعمل على دفع التفاعل الكيميائي، فينتج عنه تغيرات كيميائية في الأقطاب، حيث تدخل استخدامات التحليل الكهربائي في قطاع الصناعة والطاقة، كما يستعمل في عزل الأكسجين للغواصات، وفي هذا المقال سيتم التركيز على مجال الصناعة، وآلية تنقية المعادن بالتحليل الكهربائي وتكوين المعادن وأنواع المعادن المستهدفة والقابلة لتطبيق عملية التحليل الكهربائي، وبعض الاستخدامات الآخرى له.[١]
تنقية المعادن بالتحليل الكهربائي
يدخل التحليل الكهربائي في إنتاج المواد المعدنية الصلبة وفي الطلاء الكهربائي وهناك أيضًا تنقية المعادن بالتحليل الكهربائي، وتعتمد آلية تنقية المعادن بالتحليل الكهربائي هذه على وجود قطبين مشحونين بشحنتين مختلفتين يطلق عليهما المصعد والمهبط، حيث يكون المهبط ذو شحنة سالبة، أما المصعد فذو شحنة موجبة ويرتبط هذان القطبان بمصدر طاقة خارجي، كالبطارية مثلًا، ويتواجدان داخل محلول ملحي، وأثناء عملية التحليل الكهربائي، ونتيجة لتفاعلات الأكسدة والاختزال سيتم الحصول على المعدن النقي عند اكتسابه للأيون الموجب بعد أن يكون ذو شحنة محايدة، حيث تتواجد هذه الأيونات في المحلول؛ فمثلًا عند تنقية معدن الألمنيوم ستنتقل أيونات الألمنيوم من المهبط نحو المصعد بالكهرباء، مكونًة أيونات الألمنيوم النقي، وعلى هذا المبدأ تتم عملية تنقية المعادن، وفي عملية إنتاج المعادن، يلزم أن يكون مصدر الطاقة تيارًا كهربائيًا ثابتًا، حتى تنتقل الأيونات الموجبة في المحلول، إلى المصعد لتشكيل معدن،[٢] حيث في عام 1832 م، قام العالم مايكل فاردي، بتوثيق قانون فاراداي الأول الذي نص على أن كمية العناصر المفصولة نتيجة مرور التيار الكهربائي عبر محلول ملحي تتناسب مع كمية الشحنة الكهربائية التي مرت، فكمية الكتلة التي يتم تحريرها لتنقية المعدن وجعله نقيًا، تتناسب مع كمية الكهرباء التي تمر،[٣]ومن المعادن التي تنقى باستخدام التحليل الكهربائي: الليثيوم، البوتاسيوم، المغنيسيوم، الصوديوم وغيرها.[١]
استخدامات أخرى للتحليل الكهربائي
تعد خلية التحليل الكهربائي من الطرق التي تدخل في العديد من الاستخدامات في مجال الصناعة، والتي لا يمكن الاستغناء عنها، سواء على صعيد إنتاج الطاقة، أو في إنتاج المركبات الكيميائية، وفيما يأتي بعض منها:[٣]
- يستخدم في إنتاج الكلور، وهيدروكسيد الصوديوم، والألمنيوم.
- يدخل في إنتاج المركبات العضوية، مثل حمض ثلاثي فلور اسيتيك، وذلك من خلال عملية الفلورة الكهربائية.
- إنتاج النحاس الكهربائي، باستخدام النحاس المستعمل.
- يدخل في إنتاج الطاقة، مثل إنتاج الهيدروجين للوقود.
- إنتاج الأوكسجين للمركبات الفضائية والغواصات.
- إنتاج كلورات الصوديوم، وكلورات البوتاسيوم.
- يساهم التحليل الكهربائي في تنظيف القطع الأثرية، والحفاظ عليها.
- يزيل الصدا عن القطع الحديدية، عند إعادة بناء هيكل سيارةً ما.
- يستخدم في حفر الأسطح المعدنية للأدوات مثل السكاكين، بوضع شعار أو علامة الشركة المصنعة.
- يدخل في مجال الزخرفة والتجميل أيضًا.
- يمتاز التحليل الكهربائي باستخدامه في الطلاء الكهربائي، ومساهمته بشكل فعال، التي تعمتد على كمية الأيونات الموجبة في المحلول الكهربائي المتوفر، حيث كلما زادت، كلما زادت استمرارية عملية الطلاء الكهربائي.[٢]
المراجع
- ^ أ ب "Electrolysis Definition in Chemistry", www.thoughtco.com, Retrieved 19-07-2019. Edited.
- ^ أ ب "Describe the Process of Electrolysis in the Production of Metals", www.sciencing.com, Retrieved 19-07-2019. Edited.
- ^ أ ب "Electrolysis", www.en.wikipedia.org, Retrieved 19-07-2019. Edited.
